海南岛西北部早古生代火山作用及其地球动力学意义

Present-day Hainan Island is a passive continental margin, separated from the Indochina Block by the South China Sea. Tectonically, the island is located at the intersection of the Eurasian and Indian-Australian, which provides a good opportunity to understand the geotectonic evolution history of Indochina Block and South China Block. Extensive studies have focused on the tectonic significance and petrogenesis of the Proterozoic and Mesozoic-Cenozoic granites, metabasites and volcanic rocks on the island. In contrast, systematic geochemistry and geochronology, Sr-Nd-Pb-Os and Hf-O isotope studies of the Paleozoic volcanic rocks have received poor attention. In this project, petrology, mineralogy, element and isotope geochemistry, integrated in situ zircon U-Pb dating and Hf isotope analysis from representative volcanic samples in Chenxing area, northwest Hainan Island, will be carried out in order to (i) reveal the formation age, petrogenesis and tectonic implication of the volcanic rocks, (ii) discuss the crustal evolution history of Hainan Island. These data are also key to understanding the Paleozoic tectonic evolution and geodynamic process of Hainan Island during the Early Paleozoic.

海南岛位于华南地块与印支地块之间，其特殊地理位置是深入理解华南大陆边缘动力学机制的重要地区之一，因此长期为中外地质学家所研究和关注的热点地区。前人对海南岛元古代的变质岩系、晚古生代至中生代的岩浆活动以及新生代玄武质岩浆作用进行了较系统的研究并取得了丰富的成果。然而，对于反映海南岛早古生代构造演化特征的构造热事件缺乏应有的关注，极大制约了对海南岛地质演化历史的重塑及相邻地区构造格局的建立。海南岛西北部发育有大量火山岩和早古生代地层，是研究其早古生代地质演化的理想场所。鉴于此，本项目拟以在海南岛西北部识别出来的变基性火山岩-安山质火山岩组合为突破口，查明海南岛西北部早古生代火山作用的分布和规模。借助矿物岩石学、同位素地球化学和年代学示踪研究，提取火山作用时代和构造成因信息，剖析早古生代火山作用的构造背景，并通过与华南同时代岩浆作用进行对比，综合探讨海南岛早古生代地质演化过程及其动力学机制。

海南岛地处华南地块与印支地块之间，其特殊地理位置是深入理解印支半岛和华南地块构造演化历史的重要地区之一。本项目选择海南岛北部的邦溪、晨星和雅星等地区的火山岩为研究对象，在详细的野外地质调查的基础上，通过岩石学、元素地球化学、Sr-Nd同位素地球化学和锆石U-Pb年代学及锆石原位Hf同位素分析等综合研究，探讨了这些火山岩的形成时代、成因和构造意义；并为深入理解海南岛早古生代的大地构造演化提供了制约。识别出了两套不同类型的火山岩:第一组玄武质火山岩起源于亏损地幔源区，类似于N-MORB，其母岩浆可由10-25%的尖晶石橄榄岩部分熔融而形成，并受到了俯冲流体/熔体的改造。第二组玄武质火山岩起源于类似于E-MORB型地幔源区，其源区物质的熔融主要发生在尖晶石稳定区内。安山质火山岩是壳幔相互作用的产物。厘定出了一套早古生代火山岩:形成于奥陶纪-志留纪(~432-430 Ma)，并受到后期(~360-330 Ma、~130 Ma)多次构造热事件的影响。这些火山岩与扬子板块和华夏板块广泛出露的同期岩浆岩在形成时代具有一致性，但两者的岩石类型有所不同，前者以中基性火山岩为主；后者以酸性岩(花岗岩)为主，并被认为是陆内造山的产物，两者的相异性暗示它们可能具有不同的形成环境和动力学机制。发现了原特提斯洋壳残余物: 海南岛西北部邦溪-西昌一带发育有N-MORB型玄武质火山岩、富Nb的E-MORB型玄武质火山岩，同时还发育有正常岛弧特征的安山质火山岩，这种岩石组合并结合其它地球化学特征，反映它们形成于岛弧环境。年代学分析表明它们形成于早古生代(~432-430 Ma)，因此，它们的形成可能与原特提斯的演化有关，代表了原特提斯的洋壳残片，是原特提斯洋的东向延伸部分。结合相关区域地质资料，如藏南龙木错-双湖结合带堆晶辉长岩的形成年龄为467-432 Ma、昌宁-孟连缝合带堆晶辉长岩的侵入年龄为473-439 Ma，暗示海南岛西部邦溪-西昌一带的洋壳残片可能与龙木错-双湖、班公湖-怒江和昌宁-孟连缝合带中的蛇绿岩一起共同代表了原特提斯洋消亡的残迹。